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Ein parametrisierbares Graph-Datenbanksystem für Entwicklungswerkzeuge
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Datum
2007
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Verlag
Geselllschaft für Informatik e.V.
Zusammenfassung
Klassische Datenbanksysteme sind für die Verwaltung komplexer Dokumente als Ergebnis von Entwicklungstätigkeiten nur bedingt geeignet. Dies gilt insbesondere, wenn die Dokumente untereinander auf einer sehr detaillierten Ebene miteinander vernetzt sind. Im IPSEN-Projekt und anderen Projekten des Lehrstuhls für Informatik 3 werden daher Graphen für die Modellierung der Dokumente verwendet. Die Speicherung der Dokumente erfolgt in der Graphdatenbank GRAS. Aktuelle Projekte definieren Anforderungen, die von GRAS nicht unterstützt werden. Die Konsequenz ist die Entwicklung des im Folgenden vorgestellten Datenbanksystems DRAGOS. Die Probleme von GRAS liegen im Bereich Erweiterbarkeit und Anpassbarkeit. Auf das einfache Graphmodell von GRAS können komplexe Graphmodelle — wie Hypergraphen — nur mit hohem Aufwand abgebildet werden. Graphersetzungssysteme mit anderen Graphmodellen können GRAS nicht einsetzen. Auch die Funktionalität kann nur schwer an neue Anforderungen angepasst werden, insbesondere wenn zentrale Komponenten betroffen sind. Die mangelnde Anpassbarkeit erschwert zum Beispiel die Realisierung verteilter Werkzeuge. GRAS wird daher nur von Werkzeugen verwendet, die mit dem Graphersetzungssystem PROGRES spezifiziert werden. Basierend auf den Schwächen von GRAS werden zunächst die Anforderungen an DRAGOS definiert. DRAGOS definiert ein allgemeines Graphmodell, auf das andere Graphmodelle mit geringem Aufwand abgebildet werden können. Durch seine serviceorientierte Architektur lässt sich DRAGOS an verschiedene Anwendungsszenarien anpassen. Der DRAGOS-Kernel stellt nur die Funktionalitäten als Dienste zur Verfügung, die von einem graphorientierten Datenbanksystem bereitgestellt werden müssen: Ereignisse, Persistenz, Regeln und Transaktionen. Jede zusätzliche Funktionalität — zum Beispiel die Versionierung von Graphen — wird von Erweiterungsmodulen zur Verfügung gestellt. Für die Einbindung der Erweiterungsmodule ist der Kernel verantwortlich. Die Anbindung der verschiedenen Werkzeuge und Graphersetzungssysteme — PROGRES, Fujaba, etc. — erfolgt durch spezialisierte Graphmodelle. Das Graphmodell von DRAGOS wurde mit der Maßgabe entwickelt, eine Vielzahl unterschiedlicher Graphmodelle zu unterstützen. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern werden daher nicht nur Knoten und Kanten bereitgestellt, sondern auch graphübergreifende und n-äre Relationen sowie hierarchische Graphen. Diese Graphelemente können mit Attributen versehen werden. Zusätzlich muss jedes Graphelement typisiert sein. Die zugehörigen Graphelementklassen werden im DRAGOS-Graphschema definiert, das auch Mehrfachvererbung und abstrakte Klassen unterstützt. Für die persistente Speicherung der Graphen werden austauschbare Graphenspeicher verwendet, die einen Graphen unter anderem in Datenbanksystemen wie PostgreSQL speichern. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sind neben DRAGOS zwei verschiedene Erweiterungsmodule für DRAGOS realisiert worden. Die erste Erweiterung stellt inkrementell berechnete Attribute zur Verfügung. Von der zweiten Erweiterung wird die Versionierung von Graphen angeboten. Änderungen an einem Graphen lassen sich hiermit verfolgen. Zustände mehrerer unterschiedlicher Graphen können zu einer Konfiguration zusammengefasst werden. Die Erweiterungen können beliebig miteinander kombiniert werden. Oberhalb des DRAGOS-Graphmodells werden spezialisierte Graphmodelle realisiert. Dies wird durch SUMAGRAM unterstützt, das die Spezifikation von Graphmodellen und deren Abbildung auf das DRAGOS-Graphmodell durch UMLKlassendiagramme erlaubt. An den Beispielen GXL und DIAPLAN wird die Funktionalität von SUMAGRAM demonstriert. Die spezialisierten Graphmodelle für die Graphersetzungssysteme PROGRES und Fujaba wurden ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit realisiert. Bei PROGRES wurden die Codegenerierung und das UPGRADERahmenwerk angepasst. DRAGOS ersetzt nun das bisher verwendete GRAS vollständig. Seine Verwendung ist transparent und hat keinen Einfluss auf die Spezifikation oder die Werkzeugentwicklung. Die durch GRAS bedingten Einschränkungen sind weggefallen. für Fujaba wurde ein spezielles Plugin entwickelt, das dessen Codegenerierung anpasst. Bis auf einige wenige Einschränkungen hat die Verwendung von DRAGOS keinen Einfluss auf die Spezifikation. Basierend auf den DRAGOS-Erweiterungen kann zukünftig die Funktionalität von Fujaba um komplexe Pfade, Nichtdeterminismus, etc. erweitert werden. Die vorgestellten Konzepte wurden implementiert und validiert. DRAGOS stellt einen vollständigen Ersatz für seine Vorgänger dar. Durch seine offene Architektur und Erweiterbarkeit ist DRAGOS für zukünftige Anwendungen gewappnet. Die Probleme seiner Vorgänger werden somit langfristig vermieden.